MST教學策略運用在科技教育　

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MST 教學策略運用在科技教育

—以運輸科技「勇闖船世界」為例

*何宜軒、**莊善媛國立台灣師範大學工業科技教育學系研究生 壹、前言 面臨科技的不斷創新與迅速變化，培養學生具備科技素養的能力是非常重要的。Eauchamp 認為課程整合，不但可以讓學生在課程有相互關連部分更容易學習，而且也可以使學生更容易的產生知識、技能 (Wright, 1995)。課程教學運用課程統整模式，打破各學科的界線，更可以促進學生的學習。我國九年一貫課程的實施強調課程的縱向銜接與橫向統整，將學科合併為七大學習領域，其中自然科學（生物、物理、化學及地球科學）與生活科技合併為「自然與生活科技」，由此可知，科學與科技是息息相關的。

美國國際科技教育學會（International Technology Education Association, ITEA）（2000）將科技定義為「人類在行動上的創新—人類為滿足需求與慾望，運用知識和過程延伸自我的能力」；就科學而言，科學的研究需透過科技的使用進行分析、測試與發展等重要步驟；而數學則透過運算、數據來進行驗證、分析與連結其中的關係。因此，打破學科界線，透過科技連結數學和科學，加強學生的邏輯、思考與統整等能力是非常重要的。因此，本文以動力船為例，探討相關的數學、科學、與科技（MST），讓學生能將知識統整起來，不再限於單一學科中。 貳、單元名稱：「勇闖船世界」 參、教學對象：國中生八年級學生 肆、教學時數：九節 伍、具體目標： 透過本活動培養學生達到以下目標：一、瞭解運輸科技的演進。

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三、認識船的構造。四、認識船的航行原理。五、認識船的種類。六、認識船的科學原理。七、瞭解船構造與科技原理的關係。八、認識船的數學概念。九、瞭解船的構造與數學概念的關係。十、瞭解船的科技原理。十一、瞭解船的未來發展趨勢。十二、培養學生的創造力。十三、培養學生的問題解決能力。十四、培養學生合作學習的態度。 陸、教學媒體、工具與材料： 一、教學媒體媒體方面：筆記型電腦、單槍投影機、VCD 或 DVD 影片及光碟機。二、教學工具與材料尺、量角規、C 型夾、量杯、方形容器、天平、白膠、美工刀、挫刀、螺絲起子、木片、塑膠、砂紙、砝碼（50g、100g、200g、300g）、AB 膠、水中馬達。 柒、教學活動與時間分配 教學活動與時間分配如表1 所示：表1 教學活動與時間分配 節次時間 教學內容 學生活動 備註海賊王VCD、筆記

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35 船的科技概念：介紹船的構造 ◎ 認真學習 ◎ 提出問題 PowerPoint 剪報、筆記型電腦、單槍投影機二 10 進行學習單一 ◎ 認真學習 ◎ 提出問題 ◎ 討論與填寫學習單三 45 船的數學概念：對稱的重要性。著重說明對稱的概念，包括質心、重心 ◎ 認真學習 ◎ 提出問題 PowerPoint 剪報、筆記型電腦、單槍投影機 35 船的科學概念：牛頓定律、浮力原理與應用、能量守恆（一） ◎ 認真學習 ◎ 提出問題 PowerPoint 剪報、筆記型電腦、單槍投影機四 10 進行學習單二 ◎ 討論與填寫學習單 45 船的科學概念：牛頓定律、浮力原理與應用、能量守恆（二） ◎ 認真學習 ◎ 提出問題 PowerPoint 剪報、筆記型電腦、單槍投影機五 10 進行學習單三 ◎ 討論與填寫學習單 15 說明動力船的製作重點及製作注意事項 ◎ 認真學習 ◎ 提出問題 PowerPoint 剪報、筆記型電腦、單槍投影機六 30 進行單元活動：適時給予幫助及解說 ◎ 完成活動一到六 ◎ 認真學習 ◎ 提出問題七 45 進行單元活動：適時給予幫助及解說 ◎ 完成活動一到六 ◎ 認真學習 ◎ 提出問題八 45 進行單元活動：適時給予幫助及解說 ◎ 完成活動一到六 ◎ 認真學習 ◎ 提出問題 20 勇闖船世界課程總結： 1. 動力船速度比賽。 ◎ 動力船競速 10 2. 票選最有賣相的動力船。 ◎ 分享同學作品，並投票之。九 15 3. 為本次勇闖動力船作ㄧ總結、回顧。 ◎ 心得分享。

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捌、教學內容簡介 本文將MST教學策略運用在運輸科技，以「勇闖船世界」為主題設計一系列教學，首先透過概念圖（圖1）的呈現方式幫助學生了解活動大綱，認識船科技的發展與演進，學習與複習科學概念與原理；運用數學概念與計算進行教學活動；最後以單元活動提供學生動手做的機會，結合所學「船」的科技概念、數學概念、科學原理等，更培養學生蒐集資料、腦力激盪、合作學習及創造思考等高層次思考能力。圖1 概念圖教學活動中所運用到數學(M)、科學(S)與科技(T)的主要概念：一、數學部分（一）比例（二）對稱（三）幾何（四）表面積

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（三）能量守恆三、科技部分（一）船的發展趨勢與影響（二）工具的運用（三）創意與構想（四）問題解決能力 玖、活動評量 「勇闖船世界」教學活動的評量主要為瞭解學生的學習情形，做為教師教學的調整。評量兼重形成性評量及總結性評量，主要以「學習單」及「單元活動」作為評量依據，強調學生認知、情意及技能三部分的學習，亦重視學生的課堂參與、自評及互評等，均做為教師評量的參考。內容分述如下：（一）形成性評量 1. 教師評量：依據學生課堂的參與及表現，於每次上課時紀錄並進行評量。 2. 學生自評：學生依據自己的課堂的參與及表現，於每次上課時進行自我評量。 3. 同儕互評：學生依據小組成員的課堂參與及表現，於每次上課時進行相互評量。（二）總結性評量 1. 教師評量：依據教學目標進行：符合標準、速度、造型、學習單及小組互動情形等五項進行評量。 2. 小組互評：分為速度、造型等兩項由各小組組長進行互評。教師評量的百分比如下表所示評量項目比例速度 20% 動力船造型 20% 學習單 30% 上課情形 30%

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參考文獻

劉寧生、郭廷祥（2001）。帆船理論與實務。臺北：臺北市帆船協會。 International Technology Educational Association. (ITEA). (2000). Standards for

technological literacy: Content for the study of technology. Reston, VA: Author.

Susan L. Shoff and Patricia N. Wagner. (1996), Technology Science Mathematics. Glencoe/McGraw-Hill.

Wright, R. T. (1995). Technology education curriculum development efforts. Foundations of Technology Education 44th Yearbook.

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壹拾、「勇闖船世界」教學活動 第一單元船的科技概念 小朋友們，你們有坐過船的經驗嗎？知道船是怎麼來的、船有哪些種類嗎？讓我們一起來看看吧！ 第一節船的發展介紹 在以前，我們的祖先住在河邊或海邊，面對著潺潺流過的河水，或是一望無際的大海，他們每天想著如何才能渡水到達對岸？如何能漂浮在水上捕魚？想著想著，他們發現到可以利用簡單的工具和材料，製造出浮在水面上的工具，之後，逐漸發展出各式各樣的船。到了今天，船的種類越來越多，有了船，人類發現了新大陸、開發水中的資源、擴大了活動領域和經濟貿易的範圍，可說是人類的好幫手唷！圖一是船的演進過程：

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遠古時代，人們把兩根木頭紮在一起，製成筏子來渡水。之後有獨木舟的出現。早期船 ◎氣墊船：氣墊船是利用一個大風扇，把空氣強烈地吹送到船體下部，以支持船的重量。 ◎水翼船：水翼船是在船首、船尾部分裝上水翼，水翼的設計和原理與我們較熟悉的機翼相似，都是利用流體力學的原理。最早的一艘帆船，是西元前 3900 多年為埃及法老王奧普斯的葬禮而建造的。船隻能藉著風力航行。可是，由於風的方向和大小經常不是固定的，所以一艘帆船，往往有划槳的設備，以備在風力不足或風向不對的時候使用。新式船帆船近代船船的發展到了近代，已走向大型化和高速化，近代的船除了體積愈來愈大，動力愈來愈強以外，也按各自的功能，畫分出許多專業化的船。汽船十八世紀英國興起工業革命後，由於蒸汽機的發明，使陸上交通邁入了新紀元。在十九世紀初，美國人發明了蒸汽船。

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圖一船的演進過程

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第二節船的構造在了解船的演進後，我們先來認識船的構造，船是由船身和動力系統組成的，船身就是船的本體，包括了帆、桅、索具，船的種類有很多種，有帆船、汽船、貨船、遊艇等，下面我們以重型帆船來說明船的構造。重型帆船部位及說明 (圖 2) ．船艏(Bow)：船身最前方部位。．船艉(Stern)：船身最後方的部份。．艉舷板(Transom)：船身最後的舷板部份。．橫支桿(Spreader)：主桅桿上的橫向輔助支桿，可有多層輔助橫向支桿。．船殼(Hull)：船隻的外殼。．船舷邊緣(Gunwale)：甲板與船身之接合處。．壓艙物(Ballast)：重量在龍骨內或在上風處，為穩定船身。．龍骨(Keel)：在船底部支持整艘船，由船艏至船艉的骨架。．駕駛艙(Cockpit)：舵把或舵輪所在地方。．繫索座或羊角(Cleat)：固定繩索之牢固基座。．繩索絞盤(Winch)：利用絞盤幫助把繩索絞緊，有單速及多速式。．方向舵把(Tiller)：用來控制舵板的把柄。

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圖二重型帆船部位名稱資料來源：劉寧生、郭廷祥（2001）船身一般所常見的有 V 型、平底、圓底、複合及鷗形翼，其側面如圖三。接下來介紹兩種基本的船身形式，一種是排水型的船，另一種是滑航艇（如圖四）。若船是要控制在低速（時速低於 16 公里），船形狀的設計必須要符合空氣動力學，這種形式的船首和船尾是光滑的，這種船我們稱為排水型的船，獨木舟、帆船都屬於這種類型。若船前進的角度是對的且有足夠的動力，則船會上升，船上升，船身在水中的體積減少，這種結果導致船速增加，在這種高速的情形下，燃料的消耗也會減少，這種船身的設計我們稱之為滑航艇。滑航艇看起來似乎比較吸引人，但它有個缺點；若在低速時，它比排水型的船沉得還要更下去，因此速度更慢，所以，若動力系統沒有辦法一直讓船保持在高速，那麼排水型的船還是比較好的一個選擇。資料來源：Susan L. Shoff and Patricia N. Wagner. (1996). V 型船底平底船圓底船複合船身鷗形翼船身圖三船身的形式排水型的船滑航艇圖四兩種基本船身的形式

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學習單一（1）龍骨就如同人的脊椎一般，橫跨了整個船身，目的在幫助船能保持直線前進。想想看，以下兩艘船的龍骨在什麼位置？請用筆圈起來。【補充】龍骨龍骨是沿船底中線的船體重要縱向縱材。早期船舶的建造都應先安放龍骨然後以龍骨為基準豎立其他構材。但目前採分段建造之船舶，安放龍骨已無實質之意義了。龍骨之型式通常可分為條龍骨與平板龍骨兩種：條龍骨因其突出於船底之下，所以當船舶擱淺時具有防擦板及碰墊之效用，可保護船底板避免直接受損。在航行中並有翅板（Fin）的作用，可藉以減少船體搖晃之角度。沿海航行的小型船舶，因觸礁擱淺的機會較多，為保護其船底，較常採用條龍骨，但條龍骨的安裝增加船舶吃水深度，是其缺點。至於平板龍骨雖不具翅板作用，且在擱淺時不能有效保護船底，但是因平板龍骨、中央內龍骨、或中線底縱梁及騎板三者成工字型結構而成，不僅結構簡單，且其強度更較條龍骨為大，兼以船底平整不額外增加船底的吃水深度，所以為一般船舶所樂於採用。（2）請判斷下面三艘船的船身是屬於何種形式的（填入空格中）。 1.【】 2.【】 3.【】

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第二單元船的數學概念

在製作一艘船的時候，知道尺寸是必要的，讓船身對稱是很重要的。因此，在這個單元中，我們將會學到對稱的概念，而體積、表面積、密度等將在後面的活動中複習到。第一節對稱在設計一艘擁有良好效能的船時，船身對稱是很重要的，看到左邊的形狀就等於看到右邊的形狀，這樣可以讓船在水中直線的航行，不會碰到旁邊的障礙物，而增加摩擦力或減少了動能。獨木舟除了左右的對稱連前後都有對稱，請各位小朋友，和自己的組員一起討論這種船有什麼優點和缺點，試著和大家分享。在設計船身時，質心、重心這兩個因素需要考慮。重心是整個物體重量的中心，若物體的支撐是在這一點上，物體在任何位置都能保持平衡。物體若對稱且密度均勻，質心即為幾何中心（如下圖左）。因地心引力的存在，重心的位置略低於質心（如下圖右）。若重心和質心的位置在船的後方，船身會傾斜造成船首高於船尾，這種形式的船，在行進時會減少拉力（拉力即為摩擦力，會讓在移動中的物體減慢）；若重心和質心的位置在船的前方，船身會傾斜造成船首低於船尾，這種形式的船，在行進時會增加拉力。

資料來源：Susan L. Shoff and Patricia N. Wagner. (1996).

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第三單元船的科學原理 在前面單元中，了解了船的基本結構和性質，但船身沒有動力，只能隨風、隨水漂流，所以在這個單元中，我們要來了解船會前進、會浮在水面上是因為哪些原理。 第一節牛頓運動定律 ◎牛頓第一定律（慣性定律）：物體在不受外力作用下，會保持原有的運動狀態；靜者恆靜、動者恆作等速直線運動。【例子】　．汽車左轉，人向右傾。　．揮動筆桿，驟停，可灑去筆上墨水。．賽跑到達終點，人無法馬上停止下來。　．人從疾駛的車上跳下，常易跌倒。　．行駛中的車輛，其車輪上的泥漿，沿車輪的切線方向飛出。　．在等速的車廂中，鉛直上拋一球，球仍落在原處。　．人不管向東或向西跳遠，其跳遠紀錄相同（不受地球自轉影響）。資料來源：http://webmail.ysps.tp.edu.tw/ hing/exercies6.htm ◎牛頓第二運動定律：物體受外力作用時，速度會改變，也就是會產生加速度。而加速度的大小和物體質量、作用力大小有關。

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1. 質量為 m 的物體受外力 F 作用，沿力的方向產生一個加速度 a，其關係由實驗歸納得出下列結論： ♦ 當外力保持不變時，物體的加速度與質量成反比。 ♦ 當物體的質量保持不變時，物體的加速度與其所受的外力成正比。 ♦ 歸納之結論可得 F∞ma。 2. 當物體受外力作用時，其所產生的加速度與質量成反比、與所受的外力成正比，加速度的方向與外力方向相同。 3. 力的單位與換算： CGS 制使1 公斤（kg）的物體產生 1 公尺⁄秒 2（m⁄s2）的加速度所需的力，稱為1 牛頓（1N）。絕對單位 SI 制使1 公克（g）的物體產生 1 公分⁄秒 2（cm⁄s2）的加速度所需的力，稱為1 達因（dyne）。重力單位 1 公斤（kg）的物體在緯度 45°的海平面上所受的重力，稱為1 公斤重（kgw）。 1 公斤重＝9.8 牛頓（1kgw＝9.8 N）。　牛頓＝105 達因（1N＝105 dyne）。1 　資料來源：http://webmail.ysps.tp.edu.tw/ hing/exercies6.htm ◎ 推力：推力是由動力來源所產生的。

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資料來源：http://celebrity.50g.com /htmlpage/photo.htm 第二節浮力原理與應用 木頭可浮在水面上，鐵塊會沉入水中，這是日常生活中常見的現象，也是常識。但是鋼鐵打造的輪船卻能浮在水面上，這是為什麼呢？下面我們先來看看阿基米得（圖三）的故事。故事是這樣的：有一年，海厄隆王拿了一錠金塊，交給金匠打造一頂新王冠，但金匠不是誠實的人，在王冠中攙了一些銀，但外觀和原來的一模一樣，就把王冠呈獻給國王。紙是包不住火的，壞事千萬做不得，有人知道了這件事情，偷偷的向國王告密，國王雖然大發雷霆，立刻秤王冠的重量，但是分釐不差，而且從外觀也無法辨別真偽，於是想到了平時信任的阿基米得，便全權委託他處理這件棘手的事。阿基米德回家冥思苦想了幾天，吃不下飯，睡不好覺。一天，他在洗澡的時候發現，當他的身體在浴盆裡沉下去的時候，就有一部分水從浴盆邊溢出來;而且，他覺得入水愈深，體重就愈輕。「找到了!找到了!稱量皇冠的辦法找到了!」他跳出浴盆，欣喜地喊起來。阿基米德立刻進宮，在國王面前將與皇冠一樣重的一塊金子、一塊銀子和皇冠，分別放在水盆裡，只見金塊排出的水量比銀塊排出的水量少，而皇冠拼出的水量比金塊排出的水量多。阿基米德、自信地對國王說:「皇冠裡摻了銀子！」國王沒弄明白，要阿基米德解釋一下。阿基米德、說:「一公斤的木頭和一公斤的鐵比較，木頭的體積大。如果分別把它們放入水中，體積大的木頭排出的水量比體積小的鐵拼出的水量多。我把這個道理用在金子、銀子和皇冠上。因為金子的密度大，銀子的密度小，因此，同樣重量的金子和銀子，必然是銀子體積大於金子的體積，放入水中，金塊排出的水量就比銀塊少。剛才的實驗，皇冠排圖三阿基米得資料來源：http://www.bud.org. tw/museum/s_star11.htm

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造的。」國王信服了。事實證明那個工匠私吞了黃金。幾千年來，人們跳入浴盆時，都知道水會昇起，也知道身體在水中比在外邊輕些，但這兩種事實，在一般人眼中，是沒什麼意思的，在阿基米得看來，卻是解決他難題的關鍵。阿基米得從沐浴中得到下面的觀念「凡重量相等之同一物質，例如王冠與一塊重量相等的純金，必定會在水裡得到相同的浮力」，於是他就獲得了能鑑定攙雜銀的方法，「因為銀的密度比金小，所以兩者重量相等時，銀要比金佔據較大的體積，因此，如果王冠裡攙有銀，那它比一塊重量相等的純金佔有較大的體積，也就是在水裏有更大的浮力」，終於證明王冠不是純金打造，揭發金匠的詭計，使他俯首認罪。在德國的德意志博物館陳列了一套儀器，用最顯明的方式，說明當年亞基米得的實驗，在天平的一端放王冠，另一端放重量相等的金塊，然後將整套裝置放在水槽裡，由於王冠攙有銀故體積較大，受到較大的浮力，使得王冠往上升，金塊往下降。有關浮力的詳細情形如下： ◎浮力原理：物體在液體中所受浮力，等於所排開的液體重。 ◎浮力的因素： 1.物體沒入液體中的體積。 2.液體的密度。 ◎浮力的計算公式： B = V D╳ B：浮力 V：沒入液體部分 D：液體密度 ◎當船和貨物的重量 = 浮力時，即達到兩力平衡，故船會浮在水上（圖四）。浮力船和貨物的重量吃水線圖四

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在了解浮力之後，我們一起來推理船浮在海面上的原因吧！船是由鋼鐵製造成的，而鋼的密度高達7.9（g/cm3），比海水的1.03 （g/cm3）大多了，那為什麼輪船還能浮在水面上呢？那是因為輪船的船身是中空的，整艘船的體積比製造船的材料鋼鐵要大上許多，這使得船的平均密度小於海水，而能浮在水面上。假設製造船的鋼鐵的體積是Ｖ，而鋼的密度是 7.9 （g/cm3），因此，鋼鐵的重量（也就是船的重量）﹦7.9Ｖ。再假設輪船製造完成後，整艘船的體積為 X，因此，船的平均密度 ﹦7.9Ｖ/ X，這個值必須小於 1.03，船才能浮在水面上。因此，可以計算出來，一艘船的體積至少必須在鋼鐵原料的7.7 倍以上才行。由以上的數據可知，船浮在水面上時，浮力 ﹦船重 ﹦7.9Ｖ；而當船沈到海底時，浮力 ﹦排開的水重 ﹦1.03Ｖ。很清楚可以看出，浮在水面上時的浮力遠大於沈入海底後的浮力。潛水艇利用水艙進水增加重量，使平均密度大於水的密度，潛水艇就沉入水中；再利用水艙排水減少重量，使平均密度小於水的密度，潛水艇就浮出水面是如何達成自由浮沉的目的？資料來源：http://tw.search.yahoo.com /search/images?p=%E6%BD%9B%E6%B0 %B4%E8%89%87&ei=UTF-8&fl=0&fr=f p-tab-img-t&b=141

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學習單二 1. 同一艘船在海水中航行時的吃水線會比在淡水中航行時低，為什麼？船在海水及淡水中航行時，所受的浮力相等嗎？ 2. 有辦法讓材料的密度減少嗎？ 3. 一個圓球和一個立方體，它們的質量、密度相等，將兩個丟入水中，哪一個會沉的較快？請說明原因。 4. 為什麼在空氣中走路比在水中走得快？ 5. 船在水線上的部份，需要是流線形的嗎？請說明原因。

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第三節能量守衡 船在海面上，會隨著風力和水流漂動，根據牛頓第一定律，船會保持原有的運動型態，但因為有拉力，船速有可能會減低，所以，要使船能夠順利的航行，動力系統是必要的。動力系統又是如何產生動能的呢？先來認識能源吧！能源是宇宙的推動力，是系統作功能力的量化特性，能源可以是動能、位能、熱能。能源的形式有很多(例如熱力、電力等)，而且一種能源形式可以轉化成另一種形式。這裡將對動能、位能及熱能來做說明。 ◎ 動能： 1. 物體因運動而具有的能量，稱為動能。例如：擺動的擺、運動場上的跑者、飛馳的汽車、流動的水，以及正在落下的球等任何運動的物體，都具有動能。 2. 同一物體的運動速率愈快，所具有的動能愈大。 ◎ 位能： 1. 物體在地表位置被提高或受力產生形變都具有位能。 2. 小朋友玩溜滑梯，由高處滑下時，小朋友的重力位能漸漸轉換成動能及摩擦產生的熱。 3. 射箭選手施力於弦上，弦的形狀發生改變，此時選手肌肉消耗的化學能，則以彈力位能的形式貯存在弦中，當手放開時，弦將彈力位能轉換成箭的動能，而將箭射出。 4. 學生將用力將直尺彎曲，此時的直尺發生形變亦產生彈力位能。 ◎ 熱能： 1. 使物體溫度提高的能量，即為熱能。 2. 人類很早就知道有很多方法可以產生熱，如鑽木取火、燃燒木材。冬天裡，雙手亙相摩擦，手會有溫暖的感覺。電流通過導線或電器時，會產生熱。不同形式的能量之間，可以互相轉換，是能量重要的特性。在質量一定的情況下，能量既不會無中生有，也不會消失，只是由一種形式的能量轉換成另一

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船的動力來源有很多種，蒸汽機、蒸汽渦輪機、柴油引擎（以柴油或重油做燃料來產生動力）等，都是利用能量的轉換來產生出動能，以提供船的動力。像利用蒸汽機為動力系統的船，在行駛時，是由蒸汽機上的活塞一上一下地運動，然後透過齒輪帶動明輪旋轉，利用明輪上許多撥水板鼓水使船前進，它是以熱能轉換成動能而帶動的。不可不知的事唷！ ◎動能、位能如何區別？如何轉換？ 區分動能、位能其實很簡單；只要是運動中的物體，就具有動能。而位能的種類很多，一件物體離地面越高，它就具有較大的重力位能；彈簧或其他彈性物質受擠壓或拉長，就具有彈性位能；另外還有電位能、磁位能等等。動能和位能之間可以轉換：比方把一顆球從斜面上靜止放下，球的速度會越來越快，就是重力位能轉換成動能了！在斜面頂的時候，位能最大、動能﹦0；到了地面的時候，動能最大、位能﹦0。若無摩擦力，整個過程中，動能＋位 能的和是固定的。

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學習單三 1. 靜止在桌上的橡皮筋有位能嗎？ 2. 動能可用 K=1/2mv2 來表示，請用此公式來說明如何增加動力船的速度？ K：動能 m：移動中物體的質量 v：速度 3. 動力系統有很多種，現在的船最常使用的動力系統為何？ 4. 將儲存的能量轉換成動力，不論是太快或太慢都會變得較無效率，我們該如何控制呢？

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第四單元單元活動--設計與製作我的動力船 在學完這麼多的概念後，相信大家對船有更深一層的了解，知道船是怎麼來的、船為什麼會浮在水上、知道船為什麼會動等，該是大顯身手的時候囉！以下有六個活動，請大家一一來完成吧！ 第一節我的動力船 （一）情境如果你是一間玩具公司的員工，老闆希望你能設計出一艘玩具船，根據你的所學，你會如何設計船身呢？請畫出船的三視圖並實際做出。（二）材料 ◎ 請發揮創意，找個適當的材料吧！ ◎ 原則：船身必須是輕的，所以在材料選擇上是很重要的，用實木就不是一個好的選擇，可以使用木片、聚苯乙烯、塑膠等，若用的材料是會滲水的，則在船身外需有一層被覆，以阻隔水的浸透，也可使船身變得更平滑，減少了摩擦力。（三）請畫出船的三視圖

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（四）將設計好的船身，依照比例畫在你所挑選的材料，並裁成你要的形狀，但先不要組合，把剪下來的描在下面方格紙中。（若紙張不夠大，可另外準備紙畫。）（五）紀錄

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把船放入水槽中，在船上放 150 克的物體，利用滑輪來拉，量出從開始處到到結束處需花費多少時間，並記錄起來（共三次）。第一次第二次第三次時間

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（六）回答問題 ◎請說明你所設計的船，是根據哪些原理？

◎你所設計的船，有哪些優缺點？優點缺點 1 2 3 4 5 6

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第二節認識我的動力船 相信大家都很厲害，已經把船身完成，接著我們試著來測量船的體積、表面積、質量、密度吧！如何測測量的結果一格的面積 cm2 共多少格格表面積（cm2）在活動一的（四）中，你已將船身攤開畫在方格紙上，先測量一格方格的面積，再估算船的面積，此即為船的表面積。船身的表面積 cm2 質量（g）將所做好的船身，利用天平來測量質量。體積（cm3）因船身為不規則的形狀，很難量出真正的體積，因此我們使用估計值。找一個方盒子，可以放得下船，但不能留有太多的空間，算出此方盒的體積，此即為船身體積的估計值。密度（g/cm3） D（密度）=M（質量）÷V（體積），在上面我們已經知道船身的質量和體積，因此，可以得到船身的密度。

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第三節測量浮力 ◎試測量看看，在活動一中所做的船身所受到的浮力為多少？原理：因為物體在液體中所受浮力，等於所排開的液體重，所以我們只要測量出排開的液體重，即可知道物體所受到的浮力為多少。 ◎我們該如何知道排出的液體重有多少呢？以下提供一個方法。找二個方形容器，一大一小，將較小的容器裝滿水，小的容器裝在大的容器中（如圖），準備好之後，將所要測量的物體放入裝滿水的容器內，這時水會溢出至大容器中，這些溢出的水即為排水量。找一個量筒，將溢出的水到入量筒中，得到排水量，因水的密度為1（g/cm3），因此，所得到的排水量乘以1 即為所排開的液體重，則可知此物體所受的浮力為多少了。 ◎利用上述的方式，測量看看你的船身所受到的浮力到底為多少，記錄下來。

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第四節看誰跑得快 你的玩具船終於要進到最後的階段囉！你想要利用什麼動力來帶動船呢？請大家想一想，收集大家的想法於下表中。誰想的點子？動力為何？你覺得可行嗎？ □可行 □不可行 □可行 □不可行 □可行 □不可行 □可行 □不可行 □可行 □不可行 □可行 □不可行經過了縝密的思考後，你決定用哪種方式來產生動力呢？他是利用什麼能轉換成動能的呢？請簡述於下。

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將船加上動力系統後，我們要來比比看，看哪艘船的速度最快，下圖是測速時的裝備，利用馬錶測量開始處到結束處的時間，來計算出速度，每人有三次機會。（速度=距離÷時間）

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所測量到的時間（s）速度（m/s）第一次第二次第三次

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第五節分析與檢討 ◎成本分析把所用到的材料列出來，並標明價錢，看看你的動力船到底值多少錢。材料價格 1 2 3 4 5 6 7 總額： ◎檢討你所設計出來的船效能如何呢？比別人的快、比別人的慢、比別人的直還是比別人的貴，比較同學們及自己的船，試著就下面各項來討論一下優缺點吧！優點缺點改進的方法船身方面－材質船身方面－造型船身方面－平衡動力方面－速度經濟方面

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◎行銷

如果今天你是玩具公司的行銷人員，該如何推銷你所設計的動力船這個產品呢？請將你所想到的方法寫下。

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第六節綜合討論 1. 以小組為單位，一起想想看，下面 a、b、c、d 的假設中，在船的設計上做了些改變，對船的性能會有什麼影響，和大家一起分享。 a、在動力系統上裝上兩倍的動力。 b、推進器的數目加倍。 c、推進器的寬度加倍。 2. 說明如何減輕船的重量並舉例。 3. 如何控制船的速度，至少想出一個方法。 4. 請針對不同材料，應用在真的船和玩具船上，列舉出優缺點。真船玩具船材料船優點缺點優點缺點木頭金屬塑膠 5. 混凝土可以建造船嗎？